Forskning på slanger og menneskelig tarmregenerering

Det menneskelige fordøyelsessystemet er et intrikat og svært adaptivt organ, som opprettholder sin funksjon gjennom en kontinuerlig prosess med intestinal regenerering. Denne biologiske evnen sikrer at slimhinnen i tarmen hele tiden fornyes, noe som muliggjør effektiv fordøyelse og absorpsjon av næringsstoffer. Nyere forskning på de unike regenerative evnene til slanger, spesielt boaer og pytonslanger, har gitt ny innsikt i menneskelig tarmregenerering, spesielt gastrointestinale sykdommer.

Grunnleggende om intestinal regenerering hos mennesker

Hos mennesker er regenereringen av tarmslimhinnen en langsom, men jevn prosess. Tarmen er foret med en type stamceller som finnes i små lommer kjent som tarmkrypter. Disse tarmkryptene er plassert i tarmens vegger. Disse kryptene er ansvarlige for å produsere nye celler for å erstatte gamle eller skadede celler, opprettholde integriteten til tarmslimhinnen og sikre at den kan håndtere det daglige stresset med fordøyelse og næringsopptak.

Denne prosessen skjer kontinuerlig, men hastigheten på å erstatte tarmceller er relativt langsom sammenlignet med andre dyr, for eksempel visse reptiler. Denne cellulære regenereringen spiller en avgjørende rolle for å beskytte tarmen mot sykdom og skade forårsaket av faktorer som stress, infeksjoner eller kostholdsrelaterte problemer. Å forstå denne prosessen er avgjørende for å forbedre behandlinger for gastrointestinale tilstander, som Crohns sykdom, cøliaki og til og med tykktarmskreft.

Ekstremt rask tarmregenerering hos slanger

I motsetning til mennesker har noen slanger, som boaer og pytonslanger, en forbløffende evne til å regenerere tarmene sine grundig og ekstremt raskt etter lange perioder med faste. Disse krypdyrene kan overleve uker uten å spise, hvor tarmene krymper og blir nesten ikke-funksjonelle. Men når disse reptilene har inntatt et måltid, regenereres tarmene deres raskt, med tarmmassen mer enn dobles i løpet av bare 48 timer. Denne raske prosessen gjenoppbygger mye av tarmcellene og strukturene som kreves for å fordøye og absorbere mat.

Dette fenomenet er spesielt slående fordi slanger som pytonslanger ikke har tarmkrypter – strukturene som driver regenerering hos pattedyr. Til tross for dette oppnår slanger ekstraordinær regenerativ vekst som svar på fôring. Denne raske utvinningen av tarmfunksjonen er ledsaget av et stort skifte i slangens generelle fysiologi og metabolisme, noe som gjør dem i stand til effektivt å fordøye store måltider etter lange fasteperioder.

Innsikt fra slangeforskning

Et team av forskere fra University of Texas i Arlington, UT Southwestern Medical Center og University of Alabama utførte en detaljert studie av den regenerative prosessen i pytonslanger ved å sekvensere RNA-gener. Denne studien avslørte at til tross for fravær av tarmkrypter, aktiverer pytonslanger bevarte cellulære veier. Disse banene er biologiske signalveier og finnes også hos mennesker. Disse banene er essensielle for å regulere kroppens respons på tilgjengelighet av næringsstoffer og aktiveres på unike måter i slanger for å lette rask regenerering.

En av de mest spennende oppdagelsene fra denne forskningen var at noen av disse banene ligner veier aktivert hos mennesker etter visse metabolske operasjoner, for eksempel Roux-en-Y gastrisk bypass-kirurgi, en kirurgisk metode som brukes til å behandle fedme og type 2 diabetes. Denne likheten antyder at å studere intestinal regenerering i slanger kan gi innsikt i hvordan menneskelige tarmer reagerer på endringer i metabolisme, næringstilgjengelighet og stress, og potensielt forbedre behandlinger for et bredt spekter av fordøyelsessykdommer.

Rollen til BEST4+ celler i intestinal regenerering

Et betydelig aspekt av denne forskningen fokuserte på rollen til en spesifikk type tarmcelle, kalt BEST4+-celler. Disse cellene er til stede i både pytonslanger og mennesker, men er spesielt fraværende i ofte studerte pattedyr, for eksempel mus. Studien fant at BEST4+-celler fungerer som sentrale regulatorer i de tidlige stadiene av regenerering, ved å fremme lipidtransport og metabolisme. Dette er kritiske funksjoner for å gjenoppbygge tarmslimhinnen.

Hos mennesker spiller disse cellene sannsynligvis en viktigere rolle enn tidligere antatt. Å forstå bidraget til disse cellene til tarmhelsen kan åpne nye terapeutiske veier for behandling av tarm- og metabolske sykdommer, ved å målrette mot disse nøkkelcellene og deres funksjoner.

Implikasjoner for menneskers helse

Studiet av regenerering av slangetarm har utvidet vår kunnskap om hvordan forskjellige dyr har utviklet seg til å håndtere de samme fysiologiske utfordringene på forskjellige måter. Ved å lære mer om måten slanger regenererer tarmene sine uten tilstedeværelse av tarmkrypter, kan forskere nå utforske hvordan lignende veier fungerer hos mennesker og identifisere potensielle mål for medisinsk behandling.

Denne forskningen er spesielt relevant for å forbedre behandlinger for gastrointestinale tilstander, som Crohns sykdom, cøliaki og visse kreftformer, der tarmregenerering og -reparasjon er avgjørende. Det kan også føre til ny innsikt i hvordan menneskekroppen tilpasser seg betydelige endringer i kosthold, metabolisme og til og med stress.

Dessuten kan forståelsen av biologien til ekstrem intestinal regenerering være avgjørende for å håndtere metabolske sykdommer som diabetes, hvor kroppens evne til å reagere på endringer i næringstilgjengelighet er svekket. Å studere hvordan slanger regulerer disse prosessene kan avsløre nye terapeutiske mål for å forbedre menneskelig metabolsk helse.

Kilde til informasjon: Aundrea K. Westfall et al. [Single-cell resolution of intestinal regeneration in pythons without crypts illuminates conserved vertebrate regenerative mechanisms, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024)]. DOI: 10.1073/pnas.2405463121